EP0373444B1 - Magnetisiervorrichtung - Google Patents

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EP0373444B1
EP0373444B1 EP19890122187 EP89122187A EP0373444B1 EP 0373444 B1 EP0373444 B1 EP 0373444B1 EP 19890122187 EP19890122187 EP 19890122187 EP 89122187 A EP89122187 A EP 89122187A EP 0373444 B1 EP0373444 B1 EP 0373444B1
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EP
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coils
magnetizing
workpiece
behalf
test
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EP0373444A2 (de
EP0373444A3 (en
Inventor
Klaus Dr. Goebbels
Eduard Dipl.-Ing. Sendeff
Waldemar Weber
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Tiede GmbH and Co Risprufanlagen
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Tiede GmbH and Co Risprufanlagen
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
    • G01N27/84—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields by applying magnetic powder or magnetic ink

Definitions

  • the invention relates to a magnetizing device in a device for testing magnetizable workpieces, in particular continuous material in the form of slabs, billets, bars, wires, tubes and profiles, but also individual parts, as test pieces by the magnetic powder method for surface defects, in particular for longitudinal defects, and defects in the region of the edges of the test specimens, the magnetizing device being provided with a plurality of coils through which current flows during operation and which generates a magnetic field in the workpiece.
  • the invention solves the problem of creating a magnetizing device of the type mentioned, in which a simplified design of the device is to be achieved in a cost-saving manner, but also surface areas which are more difficult to detect of the test object with respect to surface cracks can be detected more reliably.
  • Magnetizing device can use commercially available, prefabricated component groups in the form of finished rotor or stator rings, including the windings, but remains largely independent of the shape of the test object and can better magnetize its edges.
  • FIG. 1 shows a variant of the invention with the so-called stator arrangement.
  • the magnetizing device 10 essentially consists of a ring of pole cores 11 which are arranged all around or in a star shape with respect to an internal workpiece (the test specimen) 13, in this case a double-T support.
  • the shape of the workpiece 13 is only an example both with regard to the cross section and the surface profile.
  • Very different workpieces in the form of slabs, billets, rods, wires, tubes and profiles, in particular as continuous goods, but also individual parts, can be transported by the magnet device 10.
  • the course of the field lines of a magnetic field 15 is only indicated schematically here.
  • the edges which have a relatively large extension, particularly in the case of elongated goods, and which are otherwise difficult to detect due to scattering of the magnetic field, can be magnetized here with high efficiency by at least one opposite pole face. This is especially true if a relative rotation between the test specimen and the magnetizing device is possibly also carried out.
  • FIG. 2 Another embodiment variant, this time as a so-called rotor arrangement, can be seen in FIG. 2, this time as an example of the test specimen, a hollow body, in particular a tube 13a, comprises the internal rotor arrangement from the outside, which in turn has corresponding coils 12a and corresponding pole cores 11a in a rotating or circular arrangement.
  • This arrangement is particularly suitable for testing longitudinal internal defects of workpieces, here the inner surface of the tube 13a.
  • FIGS. 3-6 Details of a magnetizing device, explained here with reference to a stator arrangement, can be found in FIGS. 3-6.
  • the circumferentially arranged pole cores 11 are fastened in a cylindrical and non-ferromagnetic pole carrier 17.
  • a square stick or a rod is shown as workpiece 13.
  • a plurality of lines 20 are passed through the pole carrier 17, which can form part of the housing of the magnetizing device Nozzles or shower-shaped spray heads 21 end and by means of which the test liquid known per se is sprayed onto the surface of the test specimen.
  • the test liquid contains particles that can be magnetized by the magnetic field M and, depending on the individual case, additives such as rust inhibitors and the like.
  • Spray heads and / or spray lines can be arranged so as to be radially adjustable so that an optimal adaptation to the surface of the test object takes place, which can have different diameters depending on the individual case. Adequate spraying of the edges in the exemplary embodiment in FIG. 6, or the other projections or the like. in the case of other test objects, the adjustable lines or spray heads 21 can be used to ensure this.
  • the arrangement of the pole cores 11 and the coils 12 can be seen more fully from the unfolded pole carrier according to FIG. 3 or the view of FIG. 4 folded over by 90 °, the coils also expediently being represented by L1-L3 and both in FIG 3 and 4 and in Figure 6 their corresponding spatial arrangement is given in degrees.
  • the coil L1 has the angular arrangement 0 ° and 180 °, the coil L2 --- 120 ° and 300 °, the coil L3 - 60 ° and 240 °, seen in the clockwise direction of FIG. 6.
  • the associated arrangement and designation of the coils L1 , L3, L2; L1, L3, L2 is plotted linearly in FIG.
  • FIG. 4 with the associated course of the angular degrees, a corresponding repetition no longer being shown in FIG. 3, but only the associated pole cores 11 and coils 12 being generally designated there.
  • the respective guide slot 18 between the non-magnetic pole carrier 17 and the outer surface of the respective pole core 11 is shown in detail.
  • the pole cores can thus be adjusted radially in order to optimally reference them to adjust the surface of the respective test object.
  • This also includes that the radial setting of the individual pole cores 11 can be different in the case of individual parts or asymmetrical test objects.
  • An associated possible current profile in the coils L for a current i, the indices 1, 2, 3 denoting the affiliation, is shown in FIG. 5 as a function of the time t.
  • the invention achieves various advantages when testing magnetizable workpieces, in particular an elongated pass.
  • An optimal test speed can be set, tailored to the respective test object.
  • the surface defects or cracks of a test specimen are recorded more reliably over the entire circumference than before. It is also easier to detect surface areas, edges and protrusions that are more difficult to detect by the pole groups 11, regardless of the length of the test specimen or the number of edges that can be present in a large number in steel profile bodies.
  • both the outer surface and the inner surface, or in reverse order, can be cracked or the like in the case of continuous material without loss of time. check continuously.
  • Another advantage is that you can use the magnetizing device according to the stator or rotor principle by using components known from electrical engineering or entire component groups in the form of finished rotor or stator rings with associated poles and windings, so that the advantage of Cost savings occur.
  • One is largely independent of the type of test object.
  • one is not only limited to checking longitudinal defects.
  • One can advantageously, in particular in the case of a stator arrangement according to FIG. 1 or FIG. 6 and a larger radial spacing of the pole groups from one another, provide an adjusting and bearing device for the test specimens 13, in particular individual parts, which makes it possible to suitably adjust the test specimen or specimens, ie align with respect to the pole cores 11. In this way, one is able to also detect errors that do not have a pronounced longitudinal direction.
  • This additional device can udgl components such as adjusting elements, gripping arms. have that swivel or rotate the test specimen.
  • the arrangement can also be provided in such a way that it or the like in the first pass of the test specimen for the longitudinal defects and in a second pass after the test specimen 13 has been reoriented. in relation to the pole cores 11 this can be checked for other surface cracks, including transverse cracks.
  • a first magnetizing device 10 and a second further magnetizing device connected behind it can also be used for the first and second pass.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Magnetisiervorrichtung in einer Einrichtung zur Prüfung von magnetisierbaren Werkstücken, insbesondere Durchlaufgut in der Form von Brammen, Knüppeln, Stäben, Drähten, Rohren und Profilen, aber auch Einzelteilen, als Prüflinge durch das Magnetpulververfahren auf Oberflächenfehler, insbesondere auf Längsfehler, und Fehler im Bereich der Kanten der Prüflinge, wobei die Magnetisiervorrichtung mit mehreren während des Betriebs stromdurchflossenen und im Werkstück ein Magnetfeld erzeugenden Spulen versehen ist.
  • Solche Vorrichtungen sind ansich bekannt, vgl. Patent Abstracts of Japan, vol. 6, No. 248 (P-160) [1126], Dezember 1892
  • Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Magnetisiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine vereinfachte Bauweise der Vorrichtung kostensparend erreicht werden soll, aber auch schlechter erfaßbare Oberflächenbereiche des Prüflings in Bezug auf Oberflächenrisse sicherer erfaßt werden.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß man bei der Herstellung der Prüf-, d.h. Magnetisiervorrichtung, auf handelsübliche, vorgefertigte Bauteilgruppen in Form von fertigen Rotor- bzw. Statorringen, einschließlich der Wicklungen, zurückgreifen kann, trotzdem weitgehend unabhängig von der Form des Prüflings bleibt und seine Kanten besser magnetisieren kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
    • Figur 1 eine Stirnansicht auf eine Statoranordnung der magnetischen Bauteilgruppen mit schematisch gezeigten Prüflingen
    • Figur 2 eine entsprechende Rotoranordnung, aber mit einem außenliegenden Prüfling
    • Figur 3 einen aufgeklappten Polträger
    • Figur 4 eine Seitenansicht zu Figur 3
    • Figur 5 ein zu Figur 4 bzw. 6 zugeordnetes Strom-Zeitdiagramm und
    • Figur 6 Einzelheiten einer Anordnung ähnlich der Figur 1.
  • Figur 1 zeigt eine Variante der Erfindung mit der sog. Statoranordnung. Die Magnetisiervorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem Kranz von Polkernen 11, die umlaufend oder sternförmig in Bezug auf ein innengelegenes Werkstück (dem Prüfling) 13, in diesem Fall einem Doppel-T-Träger, angeordnet sind. Die gezeichnete Form des Werkstückes 13 ist nur beispielhaft sowohl hinsichtlich des Querschnittes als auch des Oberflächenverlaufes. Es können sehr unterschiedliche Werkstücke in Form von Brammen, Knüppeln, Stäben, Drähten, Rohren und Profilen, insbesondere als Durchlaufgut, aber auch Einzelteile, durch die Magnetvorrichtung 10 transportiert werden. Der Verlauf der Feldlinien eines Magnetfeldes 15 ist hier nur rein schematisch angedeutet. Wichtig ist, daß durch diese Magnetisiervorrichtung die Kanten, die gerade beim länglichen Gut relativ große Erstreckung haben, und die sonst durch bekannte Vorrichtungen wegen Streuung des Magnetfeldes an ihnen nur schlecht erfaßbar sind, hier durch mindestens eine gegenüberliegende Polfläche mit hoher Effektivität magnetisierbar sind. Dies gilt besonders, wenn eine relative Drehung zwischen Prüfling und der Magnetisiervorrichtung ggfs. zusätzlich vorgenommen wird.
  • Eine andere Ausführungsvariante, diesmal als sog. Rotoranordnung, ist der Figur 2 zu entnehmen, wobei diesmal als Beispiel des Prüflings ein Hohlkörper, insbesondere ein Rohr 13a von außen die innengelegene Rotoranordnung umfaßt, die wiederum entsprechende Spulen 12a und entsprechende Polkerne 11a in umlaufender bzw. kreisförmiger Anordnung aufweist. Diese Anordnung eignet sich insbesondere zur Prüfung von Längsinnenfehlern von Werkstücken, hier der Innenfläche des Rohres 13a.
  • Einzelheiten einer Magnetisiervorrichtung, hier anhand einer Statoranordnung erläutert, sind den Figuren 3-6 zu entnehmen. Die umlaufend angeordneten Polkerne 11 sind in einem zylinderförmigen und nicht ferromagnetischen Polträger 17 befestigt. Als Werkstück 13 ist ein vierkantiger Knüppel oder ein Stab dargestellt. Durch den Polträger 17 hindurch, der einen Teil des Gehäuses der Magnetisiervorrichtung bilden kann, ist eine Mehrzahl von Leitungen 20 hindurchgeführt, die in Düsen bzw. brausenförmigen Sprühköpfen 21 enden und mit Hilfe derer die ansich bekannte Prüfflüssigkeit auf die Oberfläche des Prüflings aufgesprüht wird. Die Prüfflüssigkeit enthält durch das Magnetfeld M magnetisierbare Partikelchen und je nach Einzelfall Zusätze wie Rostinhibitoren udgl. Sprühköpfe und/oder Sprühleitungen können radial verstellbar angeordnet sein, so daß eine optimale Anpassung an die Oberfläche des Prüflings erfolgt, der je nach Einzelfall unterschiedlichen Durchmesser haben kann. Eine hinreichende Besprühung der Kanten im Ausführungsbeispiel Figur 6, oder der sonstigen Vorsprünge udgl. bei anderen Prüflingen kann durch die einstellbaren Leitungen bzw. durch Sprühköpfe 21 sichergestellt werden.
  • Dem aufgeklappten Polträger gemäß Figur 3 bzw. der um 90° umgeklappten Ansicht der Figur 4 ist die Anordnung der Polkerne 11 und der Spulen 12 vollständiger zu entnehmen, wobei zur Differenzierung ihrer Anordnung zweckmäßigerweise die Spulen außerdem mit L1 - L3 dargestellt sind und sowohl in Figur 3 als auch 4 sowie in Figur 6 ihre entsprechende räumliche Anordnung in Winkelgraden angegeben ist. Die Spule L1 hat die Winkelanordnung 0° und 180°, die Spule L2 --- 120° und 300°, die Spule L3 -- 60° und 240°, gesehen im Uhrzeigersinn der Figur 6. Die zugehörige Anordnung und Bezeichnung der Spulen L1, L3, L2; L1, L3, L2 ist linear in Figur 4 aufgetragen mit zugehörigem Verlauf der Winkelgrade, wobei eine entsprechende Wiederholung in Figur 3 nicht mehr angegeben ist, sondern dort lediglich die zugehörigen Polkerne 11 und Spulen 12 generell bezeichnet sind. In Figur 3 als auch Figur 4 ist im einzelnen der jeweilige Führungsschlitz 18 zwischen dem nicht magnetischen Polträger 17 und der Außenoberfläche des jeweiligen Polkernes 11 dargestellt. In Bezug auf den jeweiligen Prüfling 13 sind also die Polkerne radial einstellbar, um sie optimal in Bezug auf die Oberfläche des jeweiligen Prüflings zu justieren. Dies schließt ebenfalls ein, daß bei Einzelteilen oder unsymmetrischen Prüflingen die radiale Einstellung der einzelnen Polkerne 11 unterschiedlich sein kann. Einen zugehörigen möglichen Stromverlauf in den Spulen L für einen Strom i, wobei die Indices 1, 2, 3 die Zugehörigkeit bezeichnen, ist in Abhängigkeit von der Zeit t in dieser Figur 5 dargestellt.
  • Durch die Erfindung werden verschiedene Vorteile bei der Prüfung von magnetisierbaren Werkstücken, insbesondere länglichem Durchlauf, erreicht. Man kann eine optimale Prüfgeschwindigkeit einstellen, abgestimmt auf den jeweiligen Prüfling. Die Oberflächenfehler oder Risse eines Prüflings werden lückenlos über den ganzen Umfang hinweg zuverlässiger als bisher erfaßt. Es werden auch schlechter erfaßbare Oberflächenbereiche, Kanten und Vorsprünge durch die Polgruppen 11 sicherer als bisher erfaßt, und zwar unabhängig von der Länge des Prüflings oder Anzahl der Kanten, die bei Stahlprofilkörpern in einer Vielzahl vorliegen können. Diese Vorteile werden sowohl bei einem massiven Prüfling als auch bei Prüflingen, die Hohlkörper sind, erreicht.
  • Durch eine Magnetisiervorrichtung in Statoranordnung und einer weiteren dahinter linear angeordneten Magnetisiervorrichtung in Rotoranordnung kann man bei Durchlaufgut ohne Zeitverlust bei Hohlkörpern sowohl die Außenoberfläche als auch die Innenoberfläche, oder in umgekehrter Reihenfolge, auf Risse udgl. kontinuierlich prüfen. Ein weiterer Vorteil ist, daß man die Magnetisiervorrichtung nach dem Stator- bzw. Rotorprinzip durch Einsatz von aus der Elektrotechnik bekannten Bauteilen oder ganzen Bauteilgruppen in Form von fertigen Rotor- bzw. Statorringen mit zugehörigen Polen und Wicklungen verwenden kann, so daß auch der Vorteil der Kostenersparnis eintritt. Man ist von der Art des Prüfobjektes weitgehend unabhängig.
  • Je nach Einzelfall ist man nicht nur auf die Prüfung von Längsfehlern beschränkt. Man kann vorteilhaft, insbesondere bei einer Statoranordnung nach Figur 1 bzw. Figur 6 und einem größeren radialen Abstand der Polgruppen zueinander eine Einstell- und Lagervorrichtung für die Prüflinge 13, insbesondere Einzelteile, vorsehen, die es ermöglicht, den oder die Prüflinge geeignet zu verstellen, d.h. in Bezug auf die Polkerne 11 auszurichten. Hierdurch ist man in der Lage, ebenfalls solche Fehler zu erfassen, die nicht eine ausgesprochene Längsrichtung haben. Diese Zusatzeinrichtung kann Bauteile wie Verstellglieder, Greifarme udgl. aufweisen, die den Prüfling verschwenken oder rotieren. Die Anordnung kann auch so vorgesehen sein, daß sie in dem ersten Durchlauf den Prüfling auf die Längsfehler und in einem zweiten Durchlauf, nach erfolgter Neuorientierung des Prüflings 13 odgl. in Bezug auf die Polkerne 11 dieser auf andere Oberflächenrisse, auch Querrisse, geprüft werden kann. Für den ersten und zweiten Durchlauf können auch eine erste Magnetisiervorrichtung 10 und eine zweite dahinter geschaltete weitere Magnetisiervorrichtung, je nach Einzelfall, verwendet werden.

Claims (2)

  1. Magnetisiervorrichtung in einer Einrichtung zur Prüfung von magnetisierbaren Werkstücken (13, 13a), insbesondere Durchlaufgut in der Form von Brammen, Knüppeln, Stäben, Drähten, Rohren und Profilen, aber auch Einzelteilen, als Prüflinge durch das Magnetpulververfahren auf Oberflächenfehler, insbesondere auf Längsfehler und Fehler im Bereich der Kanten der Prüflinge, wobei die Magnetisiervorrichtung (10) mit mehreren während des Betriebs stromdurchflossenen und im Werkstück (13) ein Magnetfeld (15) erzeugenden Spulen (12, 12a) versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Vorrichtung nach Art eines Stators bzw. Rotors bei Elektromotoren oder Generatoren eine Gruppe von Bauteilen, bestehend aus einer Vielzahl von zu ihrer Längsachse umlaufend oder sternförmig angeordneten ferromagnetischen Polkernen (11 bzw. 11a) als auch auf diese aufgebrachten Spulen (12 bzw. 12a) aufweist, durch welche ein innengelegenes Werkstück (13) umfaßbar ist bzw. welche von einem außengelegenen Werkstück (13a) umfaßbar sind und durch diese Bauteilgruppe (11, 11a; 12, 12a) ein, vorzugsweise umlaufendes, auf die Werkstückoberfläche einwirkendes Magnetfeld (15) berührungslos erzeugbar ist.
  2. Magnetisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich mit einer Einstell- und Lagervorrichtung versehen ist, durch die der Prüfling (13, 13a) relativ zu den jeweils aufgebrachten Spulen (12, 12a) tragenden Polkernen (11, 11a) oder umgekehrt, verstellbar ist.
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